Automação Industrial e Arduino: É Possível?

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Como citar esse artigo: VERTULO, Rodrigo Cesar. Automação Industrial e Arduino: É Possível?. Disponível em: <http://labdeeletronica.com.br/automacao-industrial-e-arduino-e-possivel/>. Acessado em: 09/12/2023.

Os hardwares e softwares para automação industrial têm como principal objetivo aumentar a eficiência de processos produtivos, reduzindo custos, maximizando a produção, diminuindo o custo energético, reduzindo o desperdício de matérias primas, aumentando a segurança, entre outros benefícios.

Trata-se da aplicação de técnicas, equipamentos e softwares desenvolvidos especificamente para atingir os objetivos citados.

É muito comum na indústria a utilização de um equipamento chamado CLP (Controlador Lógico Programável) que é baseado na linguagem de programação Ladder.

Como exemplos de CLPs conhecidos pode-se citar os CLPs da Siemens, WEG, entre outros. Não são equipamentos baratos, mas a disponibilidade de mão de obra qualificada e a facilidade de sua programação, muitas vezes justifica seus preços, pois o ganho de produtividade e facilidade de manutenção destes equipamentos acaba equilibrando o custo/benefício.

Costuma-se utilizar na automação industrial sistemas de controle que são formados por um conjunto de elementos, tais como sensores, atuadores e controladores e que tem como objetivo controlar uma ou mais variáveis de um processo produtivo. As variáveis a serem controladas podem ser dos mais variados tipos e entre elas encontram-se o controle de vazão, pressão, pH, temperatura, densidade, nível, entre outras.

As variáveis a serem controladas, também chamadas de variáveis do processo (Process Variable – PV), são mensuradas por elementos conhecidos como sensores, que são componentes capazes de “sentirem” o ambiente em que estão inseridos, convertendo grandezas físicas ou químicas em elétricas.

As grandezas elétricas geradas pelos sensores podem ser digitais, discretas ou analógicas. As grandezas digitais compreendem um conjunto finito de valores dentro de uma faixa específica. Já as grandezas discretas são formadas por apenas dois valores, podendo ser zero/um, ligado/desligado, presente/ausente, entre outras. Finalmente, as grandezas analógicas compreendem um conjunto contínuo de valores dentro de uma determinada faixa, podendo assumir infinitos valores dentro da mesma.

Após “sentirem” o ambiente, os valores obtidos pelos sensores são utilizados pelo controlador para que o mesmo possa determinar a forma de atuar no processo para que as PV fiquem dentro de um valor esperado, conhecido por Set Point (SP). As ações realizadas no processo normalmente são feitas por atuadores que podem ser motores, válvulas, solenoides, etc.

De acordo com a breve descrição de um sistema de automação industrial apresentada, nota-se que ele é composto por SENSORES->CONTROLADOR->ATUADORES, ou seja, sensores capturam dados do processo, controladores processam estes dados e atuadores atuam sobre o processo. É justamente na etapa de CONTROLE que os CLPs são utilizados em conjunto com sua linguagem de programação Ladder.

Basicamente a linguagem Ladder é um recurso gráfico para a programação de CLPs e tem como objetivo facilitar sua programação. Ela é muito simples de se aprender, pois utiliza elementos muito conhecidos pelos profissionais de manutenção, tais como contatos e bobinas.

A Ladder é formada basicamente por três elementos:

1) As entradas, ou seja, os contatos

2) As saídas, ou seja, as bobinas

3) Os blocos funcionais, que permitem a realização de operações avançadas, tais como temporização, contagens, etc.

O que poucos sabem é que é possível utilizar a Plataforma Arduino programando na linguagem Ladder, a mesma utilizada nos CLPs, transformando a plataforma em um CLP de baixo custo. Existem alguns softwares que permitem ao projetista criar seus algoritmos utilizando a Ladder que depois é convertida para a linguagem padrão do Arduino, baseada em Wiring e C.

Um deste softwares, que é gratuito, é o LadderMaker, que pode ser encontrado no endereço http://www.waltech.com/open-source-designs/ e é mostrado na figura a seguir.

 

Figura 1 – Tela de Trabalho do LadderMaker

O LadderMaker permite que o programa escrito em Ladder seja convertido para o código compreendido pelo Arduino UNO, MEGA e NANO o que faz dele uma ótima alternativa para quem deseja utilizar a plataforma em substituição aos caros CLPs mas deseja continuar usufruindo das facilidades de programação trazidas pela linguagem Ladder.

Vale a pena conferir!